Planet formation in multiple stellar systems

Parmi les plus de 5 000 exoplanètes observées à ce jour, près de 1 000 résident dans des systèmes stellaires multiples. Il est maintenant communément admis que la plupart des étoiles appartiennent à de tels systèmes. Lors de la formation stellaire, le matériel circumstellaire s’accumule en disque de matière autour des étoiles naissantes par conservation du moment cinétique. C'est au sein de ces disques, dit protoplanétaires, que les grains de poussière hérités du milieu interstellaire évoluent pour former les planètes que l'on observe aujourd'hui.Comprendre l’origine et la diversité des systèmes planétaires nécessite une étude approfondie des disques protoplanétaires, en particulier en tenant compte de leur environnement. La multiplicité stellaire émerge comme un facteur environnemental clé, perturbant les disques protoplanétaires, leur dynamique et leur capacité à former des planètes. Il devient dès lors nécessaire de quantifier l'impact de la multiplicité stellaire sur les processus de formation planétaire.Ce travail de thèse se concentre sur l'étude des disques protoplanétaires dans les systèmes stellaires multiples. Il a pour vocation d'apporter de nouvelles contraintes sur la manière dont les planètes se forment en présence de plusieurs étoiles. Combinant observations à haute résolution angulaire et simulations numériques de pointe, j’ai étudié la dynamique des disques protoplanétaires dans les systèmes multiples afin d’en comprendre les conséquences sur la croissance et les propriétés des grains de poussière.Je me suis d’abord focalisé sur le système triple V892 Tau. J’ai caractérisé en détails la dynamique du disque circumbinaire présent dans le système, ce qui m’a permis de dévoiler l’orbite de l’étoile tertiaire. Grâce à cela, j’ai pu prédire sur le long terme la dynamique du disque ainsi que la stabilité des planètes qui pourraient potentiellement s’y former.Dans ce même système, je me suis ensuite intéressé aux propriétés des poussières composant le disque. Grâce à des observations à plusieurs longueurs d’onde, j'ai mis en place une approche basé sur des modèles de transfert radiatif pour contraindre la population de poussières du disque. J'ai pu ainsi retrouver les profiles radiaux en densité de surface, en température et en taille des grains de poussières. Mes résultats montrent que, malgré la forte densité de poussière, la croissance des grains reste certainement limitée par l’étoile binaire centrale. En compilant les observations d’autres systèmes, il est cependant difficile de conclure sur l'impact réel de la multiplicité stellaire sur les caractéristiques des grains de poussière.Enfin, j'ai mis en place des simulations hydrodynamiques de disques protoplanétaires au sein de systèmes binaires. Ces simulations incluaient une évolution en temps réel de la taille des particules de poussière. J'ai ainsi pu relier de manière quantitative la croissance des particules de poussière à la dynamique des disques dans les systèmes binaires. Les simulations montrent que les étoiles binaires perturbent fortement les disques qui les entourent, limitant la croissance des poussières. Cependant, les disques perturbés par une étoile extérieure présentent des niveaux de croissance similaires, voire supérieures, aux systèmes stellaire simples.Ce travail contribue à l'approfondissement de notre connaissance de la dynamique des disques protoplanétaires, et des caractéristiques des poussières qui les composent. Il apporte des éléments clés sur l'évaluation de l'impact de la multiplicité stellaire sur ces aspects, qui pourrait ne pas être aussi destructeur que précédemment pensé. Ces efforts s'inscrivent dans le contexte d’une théorie de la formation planétaire plus complète, qui se doit d’inclure les facteurs environnementaux pour être capable d'expliquer la population d'exoplanètes observée.